EP1003989B1 - Schnellschaltendes ventil - Google Patents

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EP1003989B1
EP1003989B1 EP98948825A EP98948825A EP1003989B1 EP 1003989 B1 EP1003989 B1 EP 1003989B1 EP 98948825 A EP98948825 A EP 98948825A EP 98948825 A EP98948825 A EP 98948825A EP 1003989 B1 EP1003989 B1 EP 1003989B1
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EP
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valve
actuator
valve seat
valve body
quick
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EP98948825A
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Dietmar Neuhaus
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Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K7/00—Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof
    • F02K7/02—Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof the jet being intermittent, i.e. pulse-jet
    • F02K7/06—Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof the jet being intermittent, i.e. pulse-jet with combustion chambers having valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/42—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
    • F02K9/44—Feeding propellants
    • F02K9/56—Control
    • F02K9/58—Propellant feed valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/004—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by piezoelectric means
    • F16K31/007—Piezoelectric stacks

Definitions

  • the invention relates to a fast-switching valve the characteristics according to the preamble of Saying 1, like it made for example US-A-4,684,104 is known.
  • valves For certain applications, fast switching Valves needed that are capable of fluid flow to let through suddenly and the high switching frequency enable.
  • Applications for such valves are for example spectrometers where gas samples are accurate dimensioned volume of a spectrographic examination be subjected to the action of the control nozzles of Satellites and the field of microsystems technology.
  • valves with extremely short Switching times and high repetition frequency required are required.
  • piezoelectric Actuators are used, for example, for metering drives used for liquids, with the actuator on a nozzle tube is attached, from which the liquid in an air jet comes out. Leave this way fast dosing devices for different Realize viscosities and droplet rates.
  • p. 569-570 describes a fuel injection valve, in which a piezoelectric rod is stretched and is contracted to the valve opening according to a pulse duration modulation method to control.
  • the invention has for its object a fast switching Valve to create that regarding short Switching times, high repetition frequency and with regard to the lifespan limiting number of cycles is improved.
  • the valve seat is included an actuator connected to the valve seat when actuated moved and it from the valve body with such a high Acceleration removes that the valve body is not too can follow and lift off the valve seat.
  • the passage of the Valve seat is opened for a short defined time, until the valve body under the force of the flowing Medium reached the valve seat again and closed Has.
  • the actuator then brings the one with the valve body closed valve seat back to the starting position, so that the next cycle can be performed can.
  • the fast-switching valve according to the invention can be designed in this way be that short switching times in the Order of magnitude of 100 ⁇ s and smaller. In the Repetition frequencies of 400 to 1000 Hz were used reached. The response speed and the repetition frequency depend of course on the size of the valve and in particular also on the mass of the valve body.
  • the Valve body should have a low density so that its mass is small.
  • the valve body can, for example be designed as a hollow body.
  • the valve according to the invention is particularly for switching provided by gases. But it can also be used to switch Liquids are used.
  • the valve is suitable for. B. for fuel injection in internal combustion engines.
  • the actuator carrying the valve body is preferred designed as a piezoelectric contraction body, the contracts in response to an actuation signal.
  • valve according to the invention consists in the low wear on the valve body and Valve seat. Since the valve seat extends in the axial direction from removed the valve body and then the valve body from the axial direction, distribute the impact forces are ring-shaped on the valve seat and Valve body. To further reduce wear is according to a preferred embodiment of the invention the actuator is controlled in such a way that it responds to the actuation signal the valve seat quickly and then slowly moved to the first of the valve seat to lift the lifted ball softly.
  • a ball can be used as the valve body.
  • the invention is not limited to this. Also a conical or similarly designed valve body is possible.
  • the valve has a housing 10 which encloses a room 11, which against the environment is completed.
  • the room 11 has an inflow opening 12 and an outflow opening 13 along that are arranged on a common axis.
  • the inflow opening 12 is to a pressure source (not shown) for the medium to be connected, while the Outflow opening 13 is connected to the consumer.
  • Housing 10 On the bottom wall 14 surrounding the outflow opening 13 Housing 10 is an actuator 15 through which a Outflow channel 16 passes through, which with the outflow opening 13 communicates.
  • a valve seat 17 On the actuator 15 is a valve seat 17 attached. This consists of a Washer, preferably made of metal, with a centric passage opening 18 is provided. On this Passage opening 18 sits the valve body 19, which here as Ball is formed in such a way that the passage is sealed by the passage opening.
  • the valve seat 17 and the actuator 15 form one with the Housing 10 sealingly connected unit.
  • the valve body 19 is arranged coaxially to the inflow channel 12 and it is located in an extension of room 11, the serves as a receiving chamber 11a for the valve body 19.
  • the maximum diameter of the receiving chamber 11a is 5 times the diameter of the valve body 19. This will ensured that a through the receiving chamber 11a flow passing through the valve body 19 from each Position centered on the passage opening 18, so that the valve body under the action of fluid flow is transported to its closed position.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view through the Actuator 15 shown. It is a piezoelectric Contraction body consisting of several parallel piezoelectric layers 20, between which thin metal sheets 21 are arranged are. Every second sheet 21 is with a first electrical line 22 connected and the intermediate Sheets are electrical with a second Line 23 connected. This way, several Capacitors with piezoelectric material as Dielectric formed. When connected to lines 22 and 23 when a voltage is applied, the piezoelectric expand Layers 20 out. The tension is reduced or switched off, these layers pull together again.
  • the valve does not only work in the position shown in FIG. 1 vertical position, but in any other Orientation. This is because the flow forces, which return the valve body 19 to the valve seat 17, with a sufficient pressure difference between the inflow 12 and the outflow 13, much larger are than the effect of gravity.
  • the actuator 15 is controlled by a control unit (not shown) to which the actuation signal is fed.
  • 3 shows the position x along the ordinate, which the valve seat 17 occupies in the axial direction in the housing 10.
  • Time t is plotted along the abscissa.
  • the actuation signal is generated at time t 0 . This causes the actuator 15 to contract quickly until the time t 1 is reached. The time between t 0 and t 1 forms the opening time of the valve.
  • the actuator 15 is then contracted further in an interception area that lasts until the time t 2 , but at a considerably lower speed. In the interception area that lasts from t 1 to t 2 , the valve body 19 is gently caught by the valve seat 17, so that a hard impact is avoided and wear is reduced.
  • the return phase begins at time t 3 , in which the actuator 15 slowly expands again in order to reach its starting position again at time t 4 . Then the valve is ready for a new opening cycle.
  • FIG. 4 is another embodiment of the valve shown, in which compared to Fig. 1, the shape of the Valve body 19 containing receiving chamber 11a changed is.
  • the receiving chamber 11a is here as a sphere or hemisphere trained, the center of which is approximately in The center of the valve ball is when it is on the Seat 17 sits. In the wall of the receiving chamber are even distributed openings 25 through which the Medium can flow towards the ball.
  • the inflow opening 11 first leads into a distribution chamber 26, from which the medium through the openings 25th flows.
  • the spherical formation of the receiving chamber 11a has the advantage of an even better centering of the Valve body 19 on the passage opening 18 of the valve seat.
  • the valve chamber 11a limits the movement of the Valve body 19 and represents by their shape and size sure that one passing through the passage opening 18 Flow the valve body 19 in the closed position returns.
  • the actuator 15 arranged outside the housing 10.
  • the housing 10 is attached to the actuator 15, which in turn on a stationary bracket 30 is attached.
  • the valve seat 17 which in this case with the housing is firmly connected.
  • the inflow opening 12 is with a flexible line 31 connected, because in this embodiment the whole Housing 10 is movably suspended on the actuator 15. at Actuation of the actuator 15, the housing 10 with the contained valve seat 17 in the direction of the double arrow 32 moves.
  • valve seat 17 is arranged such that its seat parallel to the direction of movement 32 of the Actuator 15 runs.
  • actuator 15 the valve seat 17 is displaced parallel in its plane, without the ball 19 following this rapid displacement can. Only as a result of the subsequent flow through the outflow opening 13 is the ball 19 back into the Closed position on the seat 17 moves.
  • this valve works even with vertical aligned seat.
  • the seat 13 can of course also be aligned horizontally.

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Description

Die Erfindung betrifft ein schnellschaltendes Ventil mit den Merkmalen gemäß Oberbegriff von Auspruch 1, wie es beispielsweise aus der US-A-4 684 104 bekannt ist.
Für bestimmte Anwendungszwecke werden schnellschaltende Ventile benötigt, die im Stande sind, einen Fluidstrom schlagartig durchzulassen und die eine hohe Schaltfrequenz ermöglichen. Anwendungszwecke für solche Ventile sind beispielsweise Spektrometer, bei denen Gasproben von genau bemessenem Volumen einer spektrographischen Untersuchung unterzogen werden, die Beaufschlagung der Steuerdüsen von Satelliten und das Gebiet der Mikrosystemtechnik. Für derartige Anwendungen werden Ventile mit extrem kurzen Schaltzeiten und hoher Wiederholfrequenz benötigt.
Aus DE 38 35 788 A1 ist ein schnellschaltendes Kugelventil bekannt, das eine in einem Ventilsitz sitzende Kugel aufweist. Durch eine quer zum Ventilsitz wirkende Betätigungsvorrichtung kann die Kugel mit einem seitlichen Stoß vom Ventilsitz gelöst werden. Durch die daraufhin einsetzende Strömung wird die Kugel wieder auf den Ventilsitz zurückgeführt. Dieses schnellschaltende Ventil hat sich in der Praxis bewährt.
Aus der Zeitschrift O+P "Ölhydraulik und Pneumatik" 38 (1994) Nr. 9, S. 554-562 ist die Verwendung piezoelektrischer Aktoren für schnelle Stellantriebe bekannt. Piezoelektrische Aktoren werden beispielsweise für die Dosierantriebe für Flüssigkeiten benutzt, wobei der Aktor an einem Düsenrohr angebracht ist, aus dem die Flüssigkeit in einen Luftstrahl hinein austritt. Auf diese Weise lassen sich schnelle Dosiereinrichtungen für unterschiedliche Viskositäten und Tröpfchenraten realisieren.
In der Zeitschrift VDI-Z 119 (1977), Nr. 11-Juni (1), S. 569-570 ist ein Ventil zum Einspritzen von Kraftstoff beschrieben, bei dem ein piezoelektrischer Stab gedehnt und kontrahiert wird, um die Ventilöffnung nach einem Pulsdauer-Modulations-Verfahren zu steuern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schnellschaltendes Ventil zu schaffen, das bezüglich kurzer Schaltzeiten, hoher Wiederholfrequenz und bezüglich der die Lebensdauer begrenzenden Zykluszahl verbessert ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Bei dem erfindungsgemäßen Ventil ist der Ventilsitz mit einem Aktuator verbunden, der bei Betätigung den Ventilsitz bewegt und ihn von dem Ventilkörper mit einer so hohen Beschleunigung entfernt, daß der Ventilkörper nicht zu folgen vermag und vom Ventilsitz abhebt. Der Durchgang des Ventilsitzes wird für eine kurze definierte Zeit geöffnet, bis der Ventilkörper unter der Kraftwirkung des strömenden Mediums den Ventilsitz wieder erreicht und verschlossen hat. Anschließend bringt der Aktuator den mit dem Ventilkörper verschlossenen Ventilsitz wieder in die Ausgangsstellung, so daß der nächste Zyklus durchgeführt werden kann.
Das erfindungsgemäße schnellschaltende Ventil kann so ausgebildet werden, daß sich kurze Schaltzeiten in der Größenordnung von 100 µs und kleiner ergeben. In der Praxis wurden Wiederholfrequenzen von 400 bis 1000 Hz erreicht. Die Ansprechgeschwindigkeit und die Wiederholfrequenz hängen natürlich von der Baugröße des Ventils und insbesondere auch von der Masse des Ventilkörpers ab. Der Ventilkörper sollte eine geringe Dichte haben, so daß seine Masse klein ist. Der Ventilkörper kann beispielsweise als Hohlkörper ausgebildet sein.
Das erfindungsgemäße Ventil ist insbesondere zum Schalten von Gasen vorgesehen. Es kann aber auch zum Schalten von Flüssigkeiten benutzt werden. Das Ventil eignet sich z. B. für die Kraftstoffeinspritzung bei Verbrennungsmotoren.
Der den Ventilkörper tragende Aktuator ist vorzugsweise als piezoelektrischer Kontraktionskörper ausgebildet, der sich auf ein Betätigungssignal hin zusammenzieht. Alternativ kann der Aktuator auch z. B. elektromagnetisch arbeiten. Wichtig ist, daß für eine kurze Zeit eine hohe Beschleunigung des Ventilsitzes erreicht wird, die größer ist als die Beschleunigung des unter der Einwirkung des Mediendruckes stehenden Ventilkörpers.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Ventils besteht in dem geringen Verschleiß an Ventilkörper und Ventilsitz. Da der Ventilsitz sich in axialer Richtung von dem Ventilkörper entfernt und anschließend den Ventilkörper aus axialer Richtung wieder auffängt, verteilen sich die Stoßkräfte ringförmig auf den Ventilsitz und den Ventilkörper. Zur weiteren Verringerung des Verschleißes ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Aktuator derart gesteuert, daß er auf das Betätigungssignal hin den Ventilsitz erst schnell und danach langsamer bewegt, um die zunächst von dem Ventilsitz abgehobene Kugel weich abzufangen.
Als Ventilkörper kann eine Kugel verwendet werden. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Auch ein kegelförmig oder ähnlich gestalteter Ventilkörper ist möglich.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
einen schematischen Längsschnitt durch ein schnellschaltendes Ventil nach der Erfindung,
Fig. 2
eine Schnittdarstellung des Aktuators,
Fig. 3
ein Zeitdiagramm der Bewegung des Ventilsitzes nach einem Betätigungssignal,
Fig. 4
ein zweites Ausführungsbeispiel des den Ventilkörper enthaltenden Raumes,
Fig. 5
ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventils und
Fig. 6
ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Aktuator in der Ebene des Ventilsitzes wirkt.
Das Ventil weist gemäß Fig. 1 ein Gehäuse 10 auf, das einen Raum 11 umschließt, welcher gegen die Umgebung abgeschlossen ist. Der Raum 11 weist eine Zuströmöffnung 12 und eine Abströmöffnung 13 auf, die entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet sind. Die Zuströmöffnung 12 ist an eine (nicht dargestellte) Druckquelle für das zu beschaltende Medium angeschlossen, während die Abströmöffnung 13 mit dem Verbraucher in Verbindung steht.
Auf der die Abströmöffnung 13 umgebenden Bodenwand 14 des Gehäuses 10 ist ein Aktuator 15 angeordnet, durch den ein Abströmkanal 16 hindurchgeht, welcher mit der Abströmöffnung 13 in Verbindung steht. Auf dem Aktuator 15 ist ein Ventilsitz 17 befestigt. Dieser besteht aus einer Scheibe, vorzugsweise aus Metall, die mit einer zentrischen Durchlaßöffnung 18 versehen ist. Auf dieser Durchlaßöffnung 18 sitzt der Ventilkörper 19, der hier als Kugel ausgebildet ist, in der Weise, daß der Durchgang durch die Durchlaßöffnung abdichtend verschlossen wird. Der Ventilsitz 17 und der Aktuator 15 bilden eine mit dem Gehäuse 10 abdichtend verbundene Einheit. Der Ventilkörper 19 ist koaxial zu dem Zuströmkanal 12 angeordnet und er befindet sich in einem Fortsatz des Raumes 11, der als Aufnahmekammer 11a für den Ventilkörper 19 dient. Der Durchmesser der Aufnahmekammer 11a beträgt maximal das 5fache des Durchmessers des Ventilkörpers 19. Dadurch wird sichergestellt, daß eine durch die Aufnahmekammer 11a hindurchgehende Strömung den Ventilkörper 19 aus jeder Position heraus auf die Durchlaßöffnung 18 zentriert, so daß der Ventilkörper unter der Wirkung der Fluidströmung in seine Schließstellung befördert wird.
In Fig. 2 ist schematisch ein Schnittbild durch den Aktuator 15 dargestellt. Es handelt sich um einen piezoelektrischen Kontraktionskörper, der aus mehreren parallelen piezoelektrischen Schichten 20 besteht, zwischen denen dünne metallische Bleche 21 angeordnet sind. Jedes zweite Blech 21 ist mit einer ersten elektrischen Leitung 22 verbunden und die dazwischenliegenden Bleche sind mit einer zweiten elektrischen Leitung 23 verbunden. Auf diese Weise werden mehrere Kondensatoren mit piezoelektrischem Material als Dielektrikum gebildet. Wenn an die Leitungen 22 und 23 eine Spannung gelegt wird, dehnen sich die piezoelektrischen Schichten 20 aus. Wird die Spannung verringert oder abgeschaltet, ziehen sich diese Schichten wieder zusammen.
Das Ventil nach Fig. 1 arbeitet wie folgt: Im Ruhezustand ist an die Leitungen 22,23 des Aktuators 15 eine Spannung gelegt, die bewirkt, daß der Aktuator im ausgedehnten Zustand ist. Dadurch wird der Ventilsitz 17 innerhalb des Raumes 11 in einer bestimmten Höhe gehalten. Der Ventilkörper 19 versperrt die Durchlaßöffnung 18 des Ventilsitzes, so daß das an der Zuströmöffnung 12 unter Druck anstehende Medium nicht zur Abströmöffnung 13 gelangen kann. Auf ein Betätigungssignal hin wird die Spannung am Aktuator 15 verringert, so daß dieser sich in axialer Richtung zusammenzieht. Hierdurch wird der Ventilsitz 17 von dem Ventilkörper 19 in axialer Richtung wegbewegt. Der Ventilkörper 19 verharrt in Folge seiner Massenträgheit in der zuvor eingenommenen Position. Dadurch wird die Durchlaßöffnung 18 des Ventilsitzes 17 geöffnet und das Fluid kann nunmehr den Ventilkörper 19 umströmen und durch die Durchlaßöffnung 18 das Ventil durchströmen. Durch die Wirkung dieser Strömung wird der Ventilkörper 19 in Richtung auf den Ventilsitz 17 bewegt, um anschließend die Durchlaßöffnung 18 wieder zu verschließen. Nachdem der Ventilkörper 19 den Ventilsitz 17 erreicht hat, dehnt sich der Aktuator 15 wieder aus, so daß Ventilsitz und Ventilkörper in die in Fig. 1 dargestellte Ausgangsposition zurückversetzt werden.
Das Ventil arbeitet nicht nur in der in Fig. 1 gestellten senkrechten Position, sondern in jeder beliebigen anderen Orientierung. Dies liegt daran, daß die Strömungskräfte, die den Ventilkörper 19 auf den Ventilsitz 17 zurückführen, bei einer hinreichenden Druckdifferenz zwischen der Zuströmung 12 und der Abströmung 13, weitaus größer sind als die Schwerkraftwirkung.
Abweichend von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist es auch möglich, den Aktuator 15 an der Oberseite der Gehäusewand anzuordnen und den Ventilsitz 17 an der Unterseite des Aktuators anzubringen. In diesem Fall wird der Aktuator zum Wegbewegen des Ventilsitzes 17 vom Ventilkörper 19 vorübergehend expandiert.
Die Steuerung des Aktuators 15 erfolgt durch ein (nicht dargestelltes) Steuergerät, dem das Betätigungssignal zugeführt wird. In Fig. 3 ist längs der Ordinate die Position x dargestellt, die der Ventilsitz 17 in axialer Richtung im Gehäuse 10 einnimmt. Längs der Abszisse ist die Zeit t aufgetragen. Zum Zeitpunkt t0 wird das Betätigungssignal erzeugt. Dieses bewirkt, daß der Aktuator 15 sich schnell zusammenzieht, bis der Zeitpunkt t1 erreicht ist. Die Zeit zwischen t0 und t1 bildet die Öffnungszeit des Ventils. Anschließend wird der Aktuator 15 in einem Abfangbereich, der bis zum Zeitpunkt t2 dauert, weiter kontrahiert, jedoch mit erheblich geringerer Geschwindigkeit. In dem Abfangbereich der von t1 bis t2 dauert, wird der Ventilkörper 19 von dem Ventilsitz 17 sanft aufgefangen, so daß ein harter Aufprall vermieden und der Verschleiß herabgesetzt wird. Zum Zeitpunkt t3 beginnt die Rückführphase, in der sich der Aktuator 15 langsam wieder ausdehnt, um zum Zeitpunkt t4 seine Ausgangsstellung wieder zu erreichen. Dann ist das Ventil für einen neuen Öffnungszyklus bereit.
In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Ventils dargestellt, bei dem gegenüber Fig. 1 die Form der den Ventilkörper 19 enthaltenden Aufnahmekammer 11a verändert ist. Die Aufnahmekammer 11a ist hier als Sphäre bzw. Halbsphäre ausgebildet, deren Mittelpunkt sich annähernd im Mittelpunkt der Ventilkugel befindet, wenn diese auf dem Sitz 17 sitzt. In der Wand der Aufnahmekammer sind gleichmäßig verteilt Öffnungen 25 angeordnet, durch die das Medium in Richtung auf die Kugel strömen kann.
Die Zuströmöffnung 11 führt zunächst in eine Verteilerkammer 26, aus der das Medium durch die Öffnungen 25 abströmt. Die sphärische Ausbildung der Aufnahmekammer 11a hat den Vorteil einer noch besseren Zentrierung des Ventilkörpers 19 auf die Durchlaßöffnung 18 des Ventilsitzes. Die Ventilkammer 11a begrenzt die Bewegung des Ventilkörpers 19 und stellt durch ihre Form und Größe sicher, daß eine durch die Durchlaßöffnung 18 hindurchgehende Strömung den Ventilkörper 19 in die Schließstellung zurückführt.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5 ist der Aktuator 15 außerhalb des Gehäuses 10 angeordnet. Das Gehäuse 10 ist an dem Aktuator 15 befestigt, der seinerseits an einer ortsfesten Halterung 30 angebracht ist. In dem Gehäuse 10 befindet sich der Ventilsitz 17, der in diesem Fall mit dem Gehäuse fest verbunden ist.
Die Zuströmöffnung 12 ist mit einer flexiblen Leitung 31 verbunden, weil bei diesem Ausführungsbeispiel das gesamte Gehäuse 10 bewegbar an dem Aktuator 15 aufgehängt ist. Bei Betätigung des Aktuators 15 wird das Gehäuse 10 mit dem darin enthaltenen Ventilsitz 17 in Richtung des Doppelpfeiles 32 bewegt.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 6 ist der Aktuator 15 ebenfalls an einer ortsfesten Halterung 30 angebracht und er bewegt das Gehäuse 10 in vertikaler Richtung. In dem Gehäuse 10 ist der Ventilsitz 17 derart angeordnet, daß seine Sitzfläche parallel zur Bewegungsrichtung 32 des Aktuators 15 verläuft. Bei Betätigung des Aktuators 15 wird der Ventilsitz 17 in seiner Ebene parallelverschoben, ohne daß die Kugel 19 dieser schnellen Verschiebung folgen kann. Erst infolge der danach eintretenden Strömung durch die Abströmöffnung 13 wird die Kugel 19 wieder in die Schließstellung auf dem Sitz 17 bewegt. Wie in Fig. 6 dargestellt ist, funktioniert dieses Ventil selbst bei vertikal ausgerichtetem Sitz. Der Sitz 13 kann natürlich auch horizontal ausgerichtet sein.

Claims (7)

  1. Schnellschaltendes Ventil mit einem Raum (11), der eine Zuströmöffnung (12) und eine Abströmöffnung (13) aufweist und einen Ventilsitz (17) enthält, welcher von einem bewegbaren Ventilkörper (19) verschließbar ist und von einem Aktuator (15) getragen ist, der auf ein Betätigungssignal hin den Ventilsitz (17) bewegt,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (15) derart gesteuert ist, daß er den Ventilsitz (17) von dem in der Verschlußstellung befindlichen Ventilkörper (19) wegbewegt, wobei diese Bewegung schneller erfolgt, als der Ventilkörper (19) zu folgen vermag.
  2. Schnellschaltendes Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Aktuator (15) ein Abströmkanal (16) hindurchgeht.
  3. Schnellschaltendes Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (15) ein piezoelektrischer Körper ist.
  4. Schnellschaltendes Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper mehrere Schichten (20) aus Piezomaterial mit dazwischenangeordneten Elektrodenschichten (21) enthält.
  5. Schnellschaltendes Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (15) derart gesteuert ist, daß er auf das Betätigungssignal hin den Ventilsitz (17) erst schnell und dann langsamer bewegt, um den zunächst von dem Ventilsitz (17) abgehobenen Ventilkörper (19) weich abzufangen.
  6. Schnellschaltendes Ventil nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrichtung des Aktuators (15) quer zur Ebene des Ventilsitzes (17) verläuft.
  7. Schnellschaltendes Ventil nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrichtung des Aktuators (15) parallel zur Ebene des Ventilsitzes (17) verläuft.
EP98948825A 1997-08-12 1998-08-12 Schnellschaltendes ventil Expired - Lifetime EP1003989B1 (de)

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DE19734845A DE19734845C1 (de) 1997-08-12 1997-08-12 Schnellschaltendes Ventil
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EP1003989A1 EP1003989A1 (de) 2000-05-31
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US (1) US6279872B1 (de)
EP (1) EP1003989B1 (de)
JP (1) JP4467178B2 (de)
DE (2) DE19734845C1 (de)
WO (1) WO1999008030A1 (de)

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